Sykehuset har navn etter Ullevålgårdene, og avgrenses av Kirkeveien, Tåsenveien, Spångbergveien, Jutulveien, Akersborg terrasse, Ullevålsalléen og Sognsveien. Christiania kommune kjøpte gården Lille Ullevål på 134 dekar i 1884 for å bygge det opprinnelige epidemisykehuset. Epidemisykehuset startet virksomheten i 1887 under ledelse av overlege Gotfred Bentzen assistert av to kandidater (assistentleger), og var de første årene en relativt liten institusjon. En av sykehusets første leger, Evald Pauss, ble i 1890 den andre personen i Norge som mottok en offentlig æresbegravelse da han selv døde av difteri under arbeidet på difterilasarettet, bare 23 år gammel. Gjennom kjøpet av Store Ullevål i 1909 ble ytterligere 133 mål disponert til sykehuset. Sykehuset ble kraftig utvidet gjennom byggevirksomhet frem til 1926. Etter 1926 ble det ikke foretatt større utvidelser før i etterkrigstiden. Fra 1950-årene ble det oppført en rekke nye bygninger, herunder avdeling for geriatri (1952), Thulstrupfløyen (1957), ny nordfløy til kirurgisk blokk (1964, rehabilitert 1998/99), Midtblokken med røntgenavdeling (1971), laboratoriebygget (1977), nytt hovedkjøkken (1985), Sentralblokken (1995), barnesenteret (1998), pasienthotellet (2002), parkeringshus med helikopterplattform (2006) og kreft- og isolatsenteret (2006).